索比光伏网讯:“我们的飞机确实可以连续飞一个月。问题是,飞行员能做到这点吗?”
说这话的是安德里˙波施博格,他跟好友伯特兰德˙皮查德共同主导制造了世界上最大的太阳能飞机“太阳动力2号”(SolarImpulse2),并且已经成功完成了试飞。按照他的说法,他们的飞机从理论上来说,可以永远飞行而无需降落。
17248块太阳能板
永远飞行,这像是科幻小说里的概念。不过,这概念具体到“太阳动力2号”上面,依赖的其实是17248块太阳能板。这些单晶硅电池板都非常薄,每块厚度只有135微米,它们平铺在机翼、机身和水平尾翼上,为飞机源源不断地吸收太阳能。
为了能够多吸收太阳能,其机翼也被造得极其宽大,翼展长达72米,比波音747的翼展还要大!至于太阳能板的面积总和,也达到了269.5平方米之多。
太阳能板吸收得到的能量经过转换之后,都储存在锂聚合物电池里。出于绝缘考虑,工程师们用高密度的泡沫将电池包裹起来,然后分别放入四个引擎舱内;当然少不了的还有温度调节系统,能够保证这些电池能在安全的温度里工作。
这些电池的能量密度为260Wh/kg,在锂电池里算是很高端的产品,然而比起燃油动辄上万Wh/kg的能量密度来说确实差距甚远。所以,电池组总重量就达到了633公斤。众所周知,重量越大,能耗越大,如果飞机太重的话,从太阳那里得到的能量会不会不够用?为了解决这个问题,当然只能从减轻其他部分的重量着手。
于是,波施博格带领着工程师团队研发出来一种全新的架构,去掉了所有不必要的功能,减掉了每一克非必须的重量。机翼上层由太阳能电池板完全覆盖,而下层则是一层高强度高延展性的碳涂层“皮肤”,机翼内部还有140根碳纤维棒以50厘米的间隔排列,以提供稳定的支撑力量。这种架构令机身总重量竟然比顶级滑翔机还轻数倍。事实上,它的重量只跟一架小货车相当,仅为2300公斤。
不过,就像电动车一样,太阳能飞机在发动机性能表现上比起燃油飞机要有所欠缺。根据“太阳动力”官方的说法,这款飞机的引擎系统效率达到了94%,已是创纪录新高,但24小时飞行的平均输出功率不过15马力,最大输出功率也只有70马力(每个引擎17.5马力),甚至比不上汽车。
马力不足,速度也是个问题。该飞机的速度与飞行高度成正比,不过总的来说都很低:在海平面高度上,最小时速仅为36公里,最大时速也不过90公里;就算是在最高的高度上,最大时速也才140公里。何况为了进一步节省能源,这架飞机也会采取日间/夜间模式,也就是说,日间飞行高度8500米,夜间飞行高度就只有1500米,也难怪波施博格要担心飞行员无法坚持全程飞行。